如何提升污水厂的自动控制系统作用（中）

对于污水厂来说，引入合理的自控系统能够提升工艺管理的精度，降低运行员工的劳动强度上都有很广泛的应用，但是很多自控系统的设计和应用层面存在一些脱节，设计人员对污水厂的实际应用的认知不足，不知道如何把自动控制的优势应用到实际工艺管理中，导致自控系统的实际应用的效果并不是很好。在这一篇中，将从污水厂的实际工艺应用来探讨污水厂的自控系统的布局和设计思路。

自动控制系统相对于人工管理来说，具有非常多的优势，在污水厂中，如何提升自控系统的应用范围，这需要污水厂的工艺工程师和自控工程师之间的深度交流，围绕具体每一个污水厂提出不同的控制要求，来实现自控运行。为了让更多的污水运行者了解自控系统，这一期开始和大家简单探讨下污水厂的自控的点位和思路，也希望更多的自控工程师，工艺工程师参与讨论。

我们以预处理段的自动控制系统来和大家简单说明下自控系统和工艺运行的结合，预处理段的工艺运行主要是以污水提升到一定的高度，同时去除污水中的固体悬浮物为主要运行目标的，在这样的运行目标下，自动控制系统应该如何更好的提升运行管理呢？下面分别就这两点和大家共同探讨一下：

（一）污水提升。我们先来分析下污水提升过程的一些特点。城镇污水的水量受到居民生活习惯的影响较大，水量呈现周期的波动性变化，这种变化反映到污水厂内就是在污水提升泵坑内的液位在不断的周期性的变化中，这就是污水提升泵的运行特点；其次污水提升是把城市污水从深埋在地下的管网提升到一定高度，从而使污水在厂内流程是一个重力流的过程，由于对污水增加了势能，在污水厂的运行中，这个过程是一个高能耗的过程。

在确定这两点以后，自控系统的设计就要围绕这两点进行，首先是要考虑污水提升泵的运行特点，水量不会恒定，但是需要确定一个恒定的量来实现水泵的自动运行，那就是恒定的液位，一般来说，污水厂承担城市排水管网内的污水提升排放的重要功能，污水厂需要保持恒定的低液位才能使城市管网内的污水不至于淤积溢出路面，因此在污水提升泵的控制设计思路上，首先确定的就是恒液位运行的自动控制系统，也就是自控工程师所说的定值控制，也就是通过计算机内设定的界限数值来控制水泵的启停运行等，使污水提升泵内的液位总保持在一定的数值上，整体思路相对来说是一个较为简单的控制。但是结合到运行实际，我们需要考虑的设计问题就更多一些，分别是：

（1）液位的检测，在污水提升泵坑内设置检测液位的仪表，并把检测数值传输到控制单元中，从而进行下一步的控制，因此检测仪表的选择非常重要。这里还要考虑污水提升泵坑一般在粗格栅后，部分细小的浮渣没有经过细格栅拦截，系统内的工艺排泥溢流等会回到污水提升泵内，这些都会导致普通的超声波液位计的检测结果失真，从而对恒液位的检测失去基准数据。选择合理的位置，选择合理的检测仪表，定期的巡检是实现污水提升控制的前提。图片

（2）水泵的组合运行。一般来说污水厂会设置多台水泵，一方面考虑水泵的热备，一方面可以进行流量的组合搭配，实现更多的控制，如果设置了变频的控制，对流量的控制就更精准了。一般将水泵的额定流量、实测流量等参数输入到自控系统中后，设置合理的算法，可以根据泵坑内的液位来进行不同的组合，根据变频和工频的设置，可以组合出多种控制方式，最终实现泵坑内的液位恒位控制。由于水泵的电机功率较高，频繁的启动会造成水泵的损坏，因此一般会在恒定液位前后进行延展一定的液位，也就是设置报警液位、启动液位、停泵液位等，把水泵的控制区间放大，同时还要增加水泵的启动、停止的延时，从而减少水泵频繁启动的几率，减少水泵损坏。

（3）能耗的控制。污水提升泵是污水厂内主要耗能设备之一，每一台水泵在无论长时间运行、频繁启动都会消耗大量的电能，为了实现能耗的有效控制，依靠运行人员不停的开关水泵是实现不了的，这些精细的调控就需要自控系统来实现。水泵在出厂前会针对污水厂要求的提升水量，提升高度来设计叶轮和高效的运行曲线，在高效运行曲线中运行的水泵是能耗最为节省的。在自控系统的设计中，通过对泵房液位和出水管固定液位之间的差值可以计算出提升高度，根据水泵后的流量计可以得出水泵的提升量，然后将这两个数值和水泵的高效段进行比对，通过增加或减少水泵的运行台数来实现水泵的高效段的运行，从而有效的降低能耗。

（4）提升水泵的防护。很多水泵在出厂前都会内置一些探头等，比如水泵内腔进水，油室进水、轴温过高等，这些探头会传输出电信号，反映到水泵控制柜中的控制PLC中，自动控制系统也要讲这些保护信号进行收集并在控制界面上实时显示并产生报警，提醒运行人员注意，并及时采取措施。同时潜污泵有最低运行液位，以保证潜水泵的电机全部在水下运行，因此低于保护液位也是要作为水泵报警因素。在泵房的控制液位的运行过程中，水泵的运行流量严重偏离HQ（扬程流量）曲线的流量值时，也要进行报警，可能会因为水泵叶轮脱落，电机缺相等机械故障，需要运行人员及时采取措施进行管理。

对于污水提升泵来说，建设一个较为完整自动控制系统，需要了解和解决的工艺问题主要是上述这些问题，当然除了这些问题还有别的一些相关的内容，比如自控系统还可以结合设备的运维保养，通过运行时间的统计，在设定的检修时间内，通过强提醒等方式将设备保养实施起来等。

当把这些问题都考虑全面以后，对于自控工程师就要分析这些用户的需求，结合污水厂的实际工况，设计合理的算法程序来满足污水厂用户要求，只有通过对工艺内容详尽的分析，才能实现污水厂的自控系统和污水的实际运行合理的结合，最终实现污水厂的优化控制。

延伸阅读：

如何提升污水厂的自动控制系统作用（上）

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